Progetto 4, Meccanica computazionale

Relazione di calcolo sulla quarta esercitazione su SAP2000

Introduzione

La seguente relazione è stata redatta per descrivere il comportamento dinamico di un capannone in acciaio sottoposto al sisma. La modellazione della struttura e il suo comportamento statico sono già stati affrontati nella relazione numero 3, per cui in questa sede ci si limiterà a riportare solo i passaggi necessari ad affrontare l'analisi dinamica e sismica.

Scelta dei materiali

Si sceglie di utilizzare profili realizzati in acciaio S235 con le seguenti caratteristiche meccaniche:

• E = 210000 MPa
• G = 80769 MPa
• ν = 0.3
• f_yk = 235 MPa
• f_tk = 360 MPa
• ρ = 7849 Kg/m³

Per quanto riguarda le fondazioni, si vanno a realizzare dei plinti in calcestruzzo armato in corrispondenza di ogni pilastro. Il calcestruzzo scelto è il C25/30 che presenta le seguenti proprietà:

• f_ck = 25 MPa
• ρ = 25 kN/m³

La struttura viene edificata su un terreno molto umido con costante di sottofondo c = 19620 kN/m³. La copertura viene realizzata con pannelli coibentati isolanti in lamiera grecata di peso per unità di superficie pari a 14.4 Kg/m² per il tetto e 9 Kg/m² per le pareti.

Geometria della struttura

Il capannone è una struttura molto semplice generata dalla ripetizione di un portale bidimensionale, costituito a sua volta da una capriata sorretta da due pilastri, lungo la direzione ortogonale ad esso. Sulle capriate si fanno poggiare degli elementi longitudinali detti arcarecci sui quali a sua volta poggia la copertura vera e propria in pannelli. Occorre perciò definire un gran numero di parametri geometrici di seguito riassunti:

• Tipo di capriata: Warren con montanti
• Luce: 22.6 m
• Pendenza delle falde: 4%
• Lunghezza montante esterno: 2.26 m
• Lunghezza montante centrale: 2.712 m
• Numero di campi: 10
• Lunghezza longitudinale: 52.85 m
• Passo delle capriate: 7.55 m
• Numero di capriate: 8
• Altezza utile: 7.05 m
• Altezza dei pilastri: 9.31 m
• Interasse degli arcarecci di baraccatura: 2.15 m
• Interasse dei montanti di facciata: 4.52 m
• Altezza montante di facciata centrale: 9.762 m
• Piano di fondazione: 1.5 m sotto il piano di campagna

I profili sono diversi a seconda dell'elemento strutturale e si dividono in:

• Briglia superiore: profilo circolare cavo 168.5x4 mm
• Briglia inferiore: profilo circolare cavo 101.6x6.3 mm
• Montanti e diagonali: profilo circolare cavo 88.9x5 mm
• Pilastri: HE 360 B
• Arcarecci di falda: HE 180 A
• Arcarecci di falda di bordo: HE 180 B
• Diagonali dei controventi: profilo piatto 80x15 mm
• Montante del controvento verticale: HE 160 B
• Arcarecci di baraccatura laterale: HE 160 A
• Montanti di facciata: HE 200 B
• Arcarecci di baraccatura di facciata: HE 120 A

Modifiche al modello precedente

Rispetto al modello costruito nella precedente relazione sono stati modificati:

• Gli arcarecci di parete, che hanno un interasse di 2.05 m anziché di 2.15 m e sono realizzati con profili HE 160 A invece di HE 200 B.
• Gli arcarecci interni di falda sono realizzati con profili HE 180 A anziché HE 180 B, mentre gli arcarecci di bordo in falda rimangono invariati.
• La modellazione degli arcarecci di parete era errata perché non era stata considerata la loro eccentricità rispetto al baricentro dei pilastri e ciò è stato corretto aggiungendo il momento di trasporto.
• Non era stato creato un profilo fittizio che sostituisse il montante di controvento verticale e arcareccio di parete.

Dato che si sono posti gli arcarecci di parete nello stesso piano delle colonne, dovremo considerare un momento d'inerzia rispetto all'asse forte maggiorato secondo il teorema del trasporto: J_xx = J_xx,0 + Ad², dove d è la distanza fra i baricentri di arcareccio e pilastro che vale 226 mm in parete (HE 160 A) e 157 mm in facciata (HE 120 A).

L'arcareccio fittizio che sostituisce l'arcareccio di baraccatura laterale più alto e l'arcareccio di estremità di falda si crea andando a modificare i set modifiers.